Сидни Фейт - TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)

Почему семейство протоколов TCP/IP получило столь широкое распространение? Прежде всего, благодаря способности к взаимному объединению гетерогенных локальных и глобальных сетей. Не менее важной является способность создавать основы для коммуникаций "равный с равным" (peer-to-peer), а также базовых служб поверх такого взаимодействия. Кроме того, с самого начала протоколы TCP/IP ориентировались на поддержку взаимодействия типа клиент/сервер.

Существует два основных типа взаимодействия между приложениями. Первый тип — связи, ориентированные на создание соединения (connection-oriented), — применяется при работе приложения с потоком данных. Второй вариант — связи без создания соединения (connectionless) — предполагает обмен независимыми сообщениями и подходит для случайных взаимодействий между приложениями при небольшом объеме пересылаемых данных.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) отвечает в TCP/IP за надежные коммуникации с созданием соединения по принципу "равный с равным". Сеанс регистрации с терминала и пересылка файлов выполняются с помощью TCP.

Некоторые операции обмена данными не требуют постоянного взаимодействия систем. Например, база данных на сетевом сервере может содержать таблицы имен сотрудников компании и их телефонные номера. Узнать номер телефона конкретного сотрудника можно при передаче на сервер запроса с указанием имени этого сотрудника. Сервер должен будет ответить сообщением, содержащим соответствующий телефонный номер. Такой тип взаимодействия поддерживается протоколом пользовательских датаграмм (User Datagram Protocol — UDP).

Реализации TCP/IP обычно предоставляют для разработчиков коммуникационный программный интерфейс. Многие из таких интерфейсов основаны на программном интерфейсе socket (дословно — "штепсельная розетка", "гнездо"), который первоначально был разработан для операционной системы Unix университета Беркли.

К программному интерфейсу socket относятся:

■ Простые подпрограммы для создания, пересылки и приема независимых сообщений, используемых при коммуникациях без создания соединения по протоколу UDP

■ Программы для создания соединения TCP, передачи и приема данных, а также для закрытия созданного соединения

Хотя и не так широко распространенный, как socket, программный интерфейс вызова удаленных процедур (Remote Procedure Call — RPC) для соединений типа клиент/сервер достаточно часто используется в различных системах. Первоначально он был реализован в компьютерах компании Sun Microsystems, а затем перемещен на многие другие платформы.

Клиент, использующий интерфейс RPC, способен вызывать подпрограммы, которые автоматически пересылают запрос на сервер. Сервер исполняет затребованную подпрограмму и возвращает ее выходные результаты клиенту. Именно с этим связано название данного интерфейса, поскольку локально запущенная программа может инициировать обработку на удаленной системе.

Например, описанное в п. 2.2.2 приложение для просмотра телефонных номеров может быть реализовано через программы RPC.

Реализация TCP/IP предполагает доступность, по крайней мере, трех прикладных служб: пересылки файлов, удаленной регистрации и электронной почты. Многие продукты имеют клиентские и серверные службы для WWW, а также функции для печати на удаленных принтерах.

Пересылка файлов (file transfer) является старейшей службой TCP/IP. Протокол пересылки файлов (File Transfer Protocol — FTP) разрешает пользователю пофайловое копирование с одной системы на другую. FTP имеет дело с простыми типами файлов, такими как текстовые файлы в коде для обмена информацией Американского национального института стандартов (American National Standard Code for Information Interchange — ASCII) или неструктурированные двоичные файлы. FTP обеспечивает пользователю доступ к удаленной файловой системе для выполнения служебных операций: переименования и удаления файлов либо создания новых каталогов.

В начале 70-х гг. многие производители компьютеров создавали модели терминалов, которые были совместимы только с их собственными компьютерными системами. Министерство обороны США закупало оборудование у различных производителей и, естественно, настаивало на обеспечении для каждого терминала единообразного доступа к любому компьютеру сети. Протокол терминального доступа telnet сделал возможными такие операции для любого типа терминала. С течением времени telnet расширил свои возможности по работе с самыми разнообразными моделями терминалов и операционными системами.

Электронная почта (далее будем называть ее просто почтой, а когда речь пойдет об обычной почтовой службе, это будет оговорено дополнительно.— Прим. пер.) привела к распространению TCP/IP среди многих конечных пользователей. Стандартизованы два аспекта почтовой службы:

■ Формат почтового сообщения, пересылаемого между пользователями. Определены форматы для неструктурированного текста, текста, состоящего из нескольких частей, и мультимедийных сообщений.

■ Механизмы для направления и пересылки методом сохранить-переслать дальше при обмене почтовыми сообщениями между хостами. С первых дней Интернета для этого применяется простой протокол пересылки почты (Simple Mail Transfer Protocol — SMTP). Более поздние расширения добавили этой службе новые функции.

Многие лицензионные почтовые системы были подключены к Интернету, что существенно расширило круг потенциальных пользователей почтовой службы.

На рис. 2.1 показано взаимодействие между хостами сети. Отметим, что TCP/IP полностью соответствует сетевой архитектуре "равный с равным" и любой из хостов может выступать как клиент или сервер, а также одновременно как клиент и сервер.

Рис. 2.1.Прикладные службы сети TCP/IP

Word Wide Web (WWW) — наиболее привлекательная система из всех прикладных служб клиент/сервер, реализованных в TCP/IP. Пользователь может получить доступ к прекрасно оформленным документам, содержащим графические изображения и звуковые файлы, легко перемещаться между сайтами сети одним щелчком мыши и проводить поиск в огромных информационных архивах.